Коэффициент излучения пирометров

Коэффициент излучения пирометров

Излучательной способностью объекта, или коэффициентом его теплового излучения, называется отношение мощности его излучения к тому же показателю у абсолютно чёрного тела. АЧТ является поверхностью, которая излучает наибольшее количество энергии. Его коэффициент излучения определяется как 1,00.

  • Бесконтактные измерения температуры проводятся, когда коэффициент теплового излучения превышает 0.7.
  • Если он находится в диапазоне 0.3…0.7, то производить бесконтактные измерения температуры можно, но не рекомендовано.
  • При тепловом коэффициенте ниже 0.3 нельзя получить достоверных результатов, поскольку уровень сигнала, исходящего от объекта, очень слабый. Собственное излучение объекта трудно отделить от паразитного. Оно ведь тоже отражается от той же поверхности.

Достоверно выбрать коэффициент теплового излучения очень важно. От этого выбора в решающей степени зависима точность бесконтактного определения температуры. Если выбор будет неверным, то неточность в разы может отличаться от паспортных значений пирометра.

Готовые значения для разных материалов можно отыскать в справочной литературе. Только относиться к ним нужно осторожно. Ведь эти коэффициенты были получены в лабораторных условиях. Температура и структура поверхности материалов были при этом разными.

В реальных условиях, коэффициент теплового излучения всегда будет напрямую зависеть от следующих факторов:

  • от материала объекта (металлы, полимеры, стекло…) и агрегатного состояния этого вещества;
  • от особенностей поверхности (гладкая или шероховатая, глянцевая или матовая;
  • от температуры объекта;
  • от спектра (области и длины волн), внутри которогоделаются измерения температуры;
  • от углов визирования объектов.

Практические примеры:

Размер коэффициента теплового излучения стали при разных температурах может быть от 0.74 до 0.96; пластмассы – от 0.92 до 0.96; воды – 0.98. Когда сталь находится в жидком состоянии, то данный показатель у её расплава располагается в диапазоне от 0.36 до 0.38.

Если поверхность стали шероховатая, то коэффициент будет равен 0.9 , а если гладкая и блестящая – то всего от 0.1 до 0.3 . В любом случае, чем более шероховатойпо своей структуре будетповерхность, тем выше будет показатель теплового излучения от неё.

Коэффициент теплового излучения для одинакового материала всегда зависит от его температуры. Неважно, переходит при этом объект в иное агрегатное состояние, или нет. Для примера можно взять вольфрам. Когда волны имеют длину 0.5 мкм, коэффициентего теплового излучения будет 0.47 –при 1600°Си 0.43 – при 2800°С. Разница в 0.04 небольшая. Однако если измерять такие высокие температуры, то ошибка, вызванная неточной установкой коэффициента теплового излучения, превысит 100°С.

Коэффициент теплового излучения зависим от областей спектра. Эту зависимость хорошо иллюстрирует обыкновенное оконное стекло. При длине волн от 0.4 до 1.6 мкм стекло является прозрачным объектом с коэффициентом пропускания 0.98.При длине волн от 1.6 до 3 мкм пропускание снижается до нуля. А коэффициент теплового излучения – растёт.При длине волн от 3 до 5 мкм стекло сопоставимо с серым телом. Его коэффициент теплового излучения равен0.96 … 0.98. Когда длина волн растёт, то показатель теплового излучения снижается.В волновом спектре от 8 до 14 мкм стекло становится частично отражающим материалом с коэффициентом 0.8.

Также размер коэффициента теплового излучения зависит от угла, под которым измеряется температура объекта. Например,еслиделать визирование воды перпендикулярно её поверхности, тоэтот показательбудет0.98. А еслиугол скольжения уменьшить до 10 градусов, то он снизится до 0.01, т.е. в 98 раз.

Таким образом, трудно очень точноопределить коэффициент теплового излучения. Для этого должно совпастьмного обстоятельств. Однако есть методы, которые помогают добиться более высокой точности измерения. Это:

  • тарировка коэффициента для определённого объекта. При этом образец специально нагревается до точной температуры;
  • измерение температуры поверхности образца пирометром. Излучательная способность подбирается, пока на индикаторе пирометра не отобразится известная температура образца;
  • использование уже известных коэффициентов. Тех, что были выведены и зафиксированы ранее. Последующие измерения температур определённого материала нужно проводить под таким же углом и на таком же расстоянии;
  • искусственное стабилизирование значений теплового излучения. Его достигают путём принудительного окисления металлических поверхностей. Либо простым окрашиванием поверхностей (как металлических, так и неметаллических). В частности, коэффициент излучения меди составляет 0.2.После окрашивания детали он будет составлять уже 0.92…0.96. Данный разброс зависим не от цвета краски, а от её «возраста»: у свежей краски коэффициент будет 0.92, а у старой, с нарушенным микротрещинами слоем –0.96. На практике, для измерения окрашенной поверхности используется значение 0.95.
  • оклейка поверхностей ПВХ-плёнками. Они характеризуются коэффициентом теплового излучения 0.92. Вместо плёнки можно применитьклейкую ленту-скотч – не имеет значения, прозрачную или коричневую;
  • имитирование чёрного тела. К примеру, бесконтактным способом измеритьтемпературу поверхности расплавленного алюминия нельзя: она фактически представляет собой зеркало. А вот если опуститьзаваренную с одного края стальную трубу в расплав (её длина должна быть больше диаметр не меньше чем в 6 раз), то она принимает температуру расплава. Можно замерить пирометром не сам зеркальный расплав, а внутреннюю полость трубы, имитирующей чёрное тело. Тот же метод доступен для применения и для измерений температур твёрдых тел, которые тоже имеют глянцевую поверхность. Нужно высверлить в образце отверстие, глубина которого будет относиться к диаметру как 6:1, и завизировать не блестящую поверхность, а внутреннюю полость данного отверстия: она имитирует чёрное тело. Достоверность метода проверяется так: на приборе устанавливается ε=0.95, пирометр направляетсявначале на нагретую блестящую поверхность, а потом на отверстие, с фиксацией разницы показаний.

Выводы:

  • при определении низких температур (до 200°С) пирометром в спектре 8…14 мкм принимается следующее. У всех объектов из бетона, кирпича, древесины, пластика, окисленной стали; у деталейс окрашенными поверхностями коэффициент теплового излучения равен 0.95. Именно такое значениеи надо устанавливать на пирометре;
  • чтобы провести измерения на блестящей поверхности меди, алюминия, оцинкованной стали и т.п., нужно окрасить образец, выставить на приборе коэффициент 0.95. Либозаклеить измеряемую поверхность скотчем и выставить на приборе коэффициент 0.92;
  • для определения коэффициента теплового излучения с высокой точностью нужно применить тарировку: нагреть образецдо заданной точной температуры;
  • при работе с высокими температурами необходимо либо точно знать коэффициент теплового излучения, либоприменить имитацию чёрного тела, погрузив трубу в расплав.


Свежее:

Более 300 детей родились в Калуге в феврале

Первому заммэра Брянска предрекли отставку после обучения

В Пензе наметили план решения проблемы с заторами на выезде из Бессоновки и Ухтники



Внимание! Информация на сайте представлена исключительно в ознакомительных целях, не является призывом к действию. Перед применением любых рекомендаций обязательно проконсультируйтесь со специалистом. Могут иметься противопоказания или индивидуальная непереносимость.